KR940008654B1 - 산화붕소와 산화동을 함유한 고유전율 티탄산바륨계 세라믹 유전체 조성물 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
본 발명은 티탄산바륨(BaTiO3)계 유전체 자기조성물로 커패시터용 소재로 응용되는 것에 관한 것이다.
종래 티탄산 바륨계 유전체 자기조성물은 커패시터용으로 응용되기 위해서는 1300∼1400℃의 고온에서 소결하는 것이 필요하다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 최근 저온소결조제로 납화합물이나, 불화물을 이용하는 방법이 개발되었다. 그러나 이러한 재료는 고온에서 휘발성이 강하기 때문에 소성중에 유전체가 결함이 발생 하기 쉽고, 또한 인체에 유해한 문제가 있다.
종래의 티탄산바륨에 유전체 자기는 1300℃이상의 고온에서 소결해야 하므로 여러가지 문제가 발생한다. 첫째, 소결온도가 높으므로 에너지 소모가 많다. 둘째는 적층세라믹커패시터를 제조할때 전극재료로 고온에서 안정한 백금이나 팔라듐 같은 고가의 물질이 필요하다. 따라서 저온에서 소결하여도 유전특성이 양호한 재료가 개발되면 전극재료도 보다 값싼 은을 주성분으로 하는 물질을 이용할 수 있고, 제조공정비도 줄일 수 있다. 또한, 인체에 해가 적고, 고온에서 휘발성이 적은 소재를 발견하면 종래의 납(Pb)계 화합물이나, 불화물을 사용할때 발생되는 문제를 해결할 수 있다.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같이 적층세라믹커패시터를 제조하는데 있어서, 유전체의 소결온도를 낮춤으로서 전극재료로 사용되는 귀금속인 백금이나 팔라듐의 양을 줄임으로써 전극재료를 보다 값싼 은을 주성분으로 한 것을 이용할 수 있다. 이를 위하여는 저온에서 소결가능한 조성물이 필요하다. 또한, 본 발명의 목적은 고온에서 휘발성이 적고, 인체에 무해한 소결조재를 이용하여 저온소결용 유전체 소재를 개발하는데 있다.
본 발명에서는 BaTiO3계 유전체의 소결온도를 낮추기 위하여 여러가지 실험을 통하여 적절한 첨가제를 넣어 유전체의 저온소결을 가능하게 하였다. 예를 들면 본 발명은 제1성분으로 80∼99.8몰분율의 BaTiO3, 제2성분으로 0.1-10몰분율의 삼산화붕소(B2O3), 제3성분으로 0.1∼10몰분율의 산화동(CuO 또는 Cu2O), 제4성분으로 산화바륨(BaO)은 1-10몰분율 산화티탄(TiO2)은 1-4몰분율로 구성된 자기조성물이다. 삼산화붕소와 산화동을 동시에 첨가하여 소결하면 BaTiO3는 1200℃이하의 저온에서도 치밀화가 진행되어 적층세라믹커패시터 제조에 응용하면 은의 함량이 높은 전극재료를 이용할 수가 있어서 제조원가의 절감효과가 크다.
더불어 주석산칼슘(CaSnO3)을 베합해 첨가하면, 상기 특성을 유지하면서 상온 부근에서 유전율을 8,500까지 변화시킬수 있어서, 고유전율 적층 세라믹 컨덴서로서 유용한 재료로 사용 가능하다.
본 발명은 삼산화붕소, 산화동을 그대로 사용할 수 있으므로, 수산화물, 탄산염등과 같이 저온에서 분해되는 문제가 없다. 또한, 이들 재료는 인체에 무해한 장점이 있다. 본 발명의 자기조성물에서 주석산 칼슘과 함께 배합된 티탄산바륨의 적정량은 86-95몰분율이며, 주석산칼슘을 첨가하지 않을 경우의 티탄산바륨의 적정량은 80-99.8몰분율로 이 보다 양이 적으면, 소재자체의 소결성은 매우 양호해지나 소결중에 소재의 변형이 심하게 일어나는 문제가 발생하며, 절연저항이 낮아지는 문제가 발생한다.
이하, 본 발명을 실시한 예를 설명한다.
[실시예 1]
티탄산바륨(BaTiO3), 삼산화붕소(B2O3), 산화동(CuO 또는 Cu2O)을 표1과 같이 평량하여 탈이온수와 같이 혼합한다. 혼합은 볼밀링 방법을 이용하며, 지르코니아 볼과 단지를 이용한다. 혼합후 건조한다음 결합제로 폴리비닐알콜을 녹인 증류수를 적당량 가하여 혼합, 조립화한 다음 유압프레스를 이용하여 직경 12mm의 원판형의 시편을 성형, 제조한다.
성형시의 압력은 1ton/㎠이고, 성형후 시편의 두께는 1.5∼2mm가 된다. 성형한 시편을 지르코니아 셋터에 놓고, 공기분위기의 전기로 중에서 소결한다. 소결온도와 소결시간은 표1에 나타내었다. 소결된 시편의 양면에 은전극을 인쇄도포방법으로 7mm직경의 원형으로 도포한 다음 열처리를 하여 전기적 특성을 측정한다. 유전율과 유전손실을 HP 임피던스 분석기와 항온조를 이용하여 측정하고, 절연저항은 저항 측정기를 이용하여 측정한다. 유전율은 1KHz의 1V 전압이하에서 측정하고, 절연저항은 50Volt의 직류전압을 인가한 상태에서 2분경과 후에 측정한다. 표2에 소결체의 전기적 특성을 정리하여 나타내었다. 그리고 낮은 온도인 1050∼1150℃에서도 소결이 잘되었으며, 유전율이 2,000∼5,000으로 높았으며, 질연저항은 대부분 109Ωm-1011Ωm 사이로 나타났고 입도가 2∼6μm로 균일하여 적층세라믹 커패시터용 소재로 이용하기에 적합하다.
[실시예 2]
이동제 역할을 하는 제2성분으로 순수한 주석산칼슘 이용하였고, 제3성분으로 삼산화붕소, 제4성분 산화동을 혼합하여 실시예1과 같은 방법으로 디스크형 시편을 제조하였다. 시편의 특성을 측정한 결과를 표4에 정리하여 나타내었다. 역시 유전율이 3000∼8500 정도로 높은 값을 나타내고 손실율도 낮아서 고유전율 적층세라믹커패시터용 소재로 적합함을 알수 있다.
제조조건
[표 1]
측정치
[표 2]
제조조건
[표 3]
측정치
[표 4]
본 발명에 의하여 1150℃ 이하에서도 소결이 잘되는 티탄산바륨계 고유전율 유전체를 얻었다. 따라서 적층세라믹커패시터를 제조하는데 있어서, 종래에 1300℃ 이상의 고온에서 소결할때 생기는 문제점을 해결할 수 있다. 즉 소결온도가 저온화되면 전극재료로 고가의 Pd이나 Pt 재료 대신에 저가의 은합금을 이용할 수 있어서 제조공정비가 절감된다. 또한, 종래에 저온소결하기 위하여 휘발성이 강한 납화합물이나, 불화물을 사용할때 발생되는 문제도 없어진다.
Claims (2)
- 세라믹 유전체의 조성에서 제1성분으로 80∼99.8몰분율의 티탄산바륨(BaTiO3), 제2성분으로 0.1∼10몰분율의 삼산화 붕소(B2O3), 제3성분으로 0.1∼1.0몰분율의 산화구리(CuO 또는 Cu2O), 제4성분으로 1∼10몰분율의 산화바륨(BaO), 또는 1-4몰분율의 산화티탄(TiO2)을 첨가한 것을 특징으로 하는 유전체 조성물.
- 제1성분으로 86∼95몰분율의 티탄산바륨(BaTiO3), 제2성분으로 5∼14몰분율의 주석산칼슘(CaSnO3), 제1성분과 제2성분을 합한 몰수를 100으로 하였을때 제3성분으로 0.1∼5.1몰분율의 삼산화붕소(B2O3), 및 제4성분으로 0.1∼3몰분율의 산화구리(CuO 또는 Cu2O)를 첨가한 것을 특징으로 하는 유전체 조성물.
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